JP2006520065A - 高圧放電ランプ - Google Patents

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Abstract

イオン化放電媒体及び互いに距離ｄを置いて配置された電極先端部（４ａ，５ａ）がそれぞれ設けられた少なくとも２つの電極（４，５）を具える放電空間（３）を包囲する透光性セラミック材料製のランプ容器（２）と、前記電極（４，５）から外部へと延在する電気フィードスルー素子（６，７）とを具えており、前記電極先端部（４ａ，５ａ）間の距離ｄが１．０ｍｍよりも小さく且つ前記容器（２）内の水銀濃度が０．３ｍｇ／ｍｍ３よりも高い高圧水銀蒸気放電ランプ（１）。

Description

本発明は、イオン化放電媒体及び互いに距離ｄを置いて配置された電極先端部がそれぞれ設けられた少なくとも２つの電極とを含む放電空間を包囲する透光性セラミック材料製のランプ容器と、前記電極から前記容器の外部へと延在する電気フィードスルー素子とを具える高圧放電ランプに関するものである。
上述の種類の高圧放電ランプは、例えば米国特許明細書第ＵＳ ６，３０７，３２１から既知である。これら既知のランプの欠点は、前記放電空間内の前記電極先端部間の所要距離のためにプロジェクション用途において既知のランプの効率が一般に制限されるということである。
本発明の目的は、例えばデータ／ＴＶプロジェクションのような用途に極めて有効な、点光源に近似する小型の高圧水銀蒸気放電ランプを提供することにある。
本発明は、この目的を達成するために、頭書に記載した種類の高圧放電ランプにおいて、前記電極先端部間の距離ｄを１．０ｍｍより小さくするとともに、前記容器内の水銀濃度を０．３ｍｇ／ｍｍ３よりも高くする。前述の水銀濃度の範囲に関連して、点灯中の水銀蒸気圧は３５Ｍｐａ（３５０バール）よりも高くするのが望ましい。本発明によれば、驚いたことに、ランプ容器に例えばイットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）のようなセラミック材料を使用することによって、点灯中に３５Ｍｐａ（３５０バール）を超える水銀蒸気圧が得られ、その結果、同じランプ電圧を維持したまま、電極先端部間の距離を著しく小さくすることができることが確かめられた。
本発明によれば、３５Ｍｐａ（３５０バール）を超える作動圧力において発光スペクトルの赤色部分が著しく増すことが確かめられた。加えて、本発明によるランプは、前記電極先端部間の距離が極めて小さい結果、点光源に近いものとなる。従って、本発明のランプは、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプロジャクタにより生成される映像をプロジェクションするような、プロジェクション目的に使用するのに非常に適している。本発明によるランプはさらに、改善されたカラースペクトルのためにプロジェクションＴＶ及びホームシネマに使用するのに非常に適している。
本発明によるランプの好適な実施例においては、前記電極先端部間の距離ｄは０．３〜０．８ｍｍの範囲とし、さらに好適には０．３〜０．６ｍｍとし、こうすることにより一層点光源に近づけることができる。より短いアークの結果、より小さいＬＣＤスクリーンやより簡単な光学系を使用することが可能になり、このことは本発明によるランプの費用節約の利点に大きく貢献する。
本発明のさらに有利な実施例においては、前記容器内の水銀濃度は０．３〜０．８ｍｇ／ｍｍ３の範囲とし、さらに好適には０．４〜０．７ｍｇ／ｍｍ３とする。本発明によるランプの前記高い水銀蒸気圧を得るためには、ランプ容器内の冷点温度が１２００〜１５００Ｋの範囲にあるようにするのが好ましく、この水銀蒸気圧は前記水銀濃度と前記冷点温度とにより決まる。冷点温度を少なくとも１２５０Ｋとすることで、充填された水銀の全てが蒸発する、即ち不飽和水銀圧が得られることになる。
本発明の他の好適な実施例では、前記ランプ容器が、前記放電空間を包囲する膨張部を具え、該膨張部が該膨張部より小さい直径を有する少なくとも２つのリードスルーチャネルと連通し、該リードスルーチャネル内に前記リードスルー素子が嵌着されている。この実施例によればランプの一部の過熱が避けられる。さらに、ランプ容器の温度勾配及びこれによる熱応力は小さく、前記リードスルー部は前記ランプ容器にほとんど影響を与えない。
前記膨張部は、距離ｄに亘って筒状であって、１．５〜４．５ｍｍの範囲の断面直径Ｄｉと４〜８ｍｍの範囲の長さＬを有するものとするのが有利である。
３０〜１５０Ｗの範囲の電力を有するランプを試験したが、本発明によるランプは、さらに大きな電力においても点灯し得ることが期待される。しかしながら、容器内面の壁負荷は、点灯中は４０〜１５０Ｗ／ｃｍ２の範囲とするのが好ましい。この場合の外壁負荷は、およそ２０〜８０Ｗ／ｃｍ２になるであろう。
本願明細書においては、セラミック材料という語は、例えばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）のような金属窒化物だけでなく、サブマイクロ多結晶アルミニウム（ＰＣＡ）、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４のような金属酸化物も意味するものとする。
本発明によるランプは、前記電極から前記放電容器の外部にまで延在する電気リードスルー素子により電力を前記放電容器に直接結合しＤＣ／ＡＣ放電するよう設計されている。さらに、本発明のランプでは、最初に水銀及びバッファガスを充填し、次に前記フィードスルーと前記容器との間の空間をフリットガラス（すなわちガラスと石英の混合物）で充填し、前記容器を封止することができる。
前記電気リードスルー素子の各々は、例えばモリブデンのような、ハロゲンに強い抵抗性を示す部分を具えるものとし得る。外部導体としては、好ましい膨張率の観点から、例えばニオブを使用し得る。前記電極は、例えばタングステン製にし得る。
本発明によるランプの放電媒体は、例えば水銀と、例えばアルゴン又はキセノンを含むバッファガスとを含んでいる。さらに、前記電極から蒸発するタングステンによる壁の黒化を防ぐ手段として、本発明による高圧放電ランプには、ハロゲンの塩素、臭素又はヨウ素のうち少なくとも１つを少量含ませるのが好ましい。これらのハロゲンは、蒸発したタングステンを前記電極へと輸送し戻す、タングステンの輸送サイクルを生成する。本発明によるランプで使用するハロゲンは臭化物とするのが好ましい。
本発明のランプは、自動車のヘッドライト及び映像プロジェクション装置のような、様々なタイプの照明器具に対して使用することができる。従って、本発明は、本体及び少なくとも上述のランプを具える照明器具にも関するものである。
以下、本発明を図面に示す実施例につき詳細に説明する。
図１は本発明による高圧放電ランプ１の概略図を示す。この高圧放電ランプ１は、例えば水銀と適切なバッファガスとを含むイオン化放電媒体を含む放電空間３を包囲する、壁厚ｗの透光性セラミック材料製のランプ容器２を具えている。前記放電空間３内部には、互いに対向して位置する一対の電極４及び５が配置され、これらの電極には相互距離ｄを置いて電極先端部４ａ及び５ａが設けられており、ランプの点灯中に、これら電極先端部の間に放電が生ずる。前記電極は、前記容器の外部まで延在する電気リードスルー素子６及び７に接続されている。図１に示す実施例では、前記ランプ容器２は、放電空間３を包囲する膨張部８を有しており、前記膨張部は、少なくとも距離ｄに亘って筒状で且つ断面直径Ｄｉを有している。
図１に示すように、前記ランプ容器２はセラミック壁を有し、断面直径Ｄｉ及び長さＬを有する一体成形の膨張部８と、前記リードスルー素子６及び７が嵌着される細長のリードスルーチャネル１０及び１１とからなる。前記セラミック材料は、少なくとも前記放電空間３の領域では透光性とする。前記電極先端部は相互距離ｄを置いて配置され、本発明の一実施例においては、この距離は０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にあるものとする。
前記リードスルーチャネル内の前記リードスルー素子とチャネル壁との間には、例えばアルミニウム、ケイ素及びジスプロシウム酸化物を含むセラミックガラスにより、適切な気密接続部が形成されている。
本発明によるランプは、ガス入り外部容器（不図示）で包囲することもできる。
実施例
例１
追加実験において、直径Ｄｉが３．４ｍｍ、長さＬが６ｍｍで、壁厚０．７ｍｍのＹＡＧランプ容器を有する８つのランプを作製した。前記電極先端部間の距離ｄは０．５〜０．６ｍｍとした。前記ランプは０．６ｍｇ／ｍｍ３の水銀を封入し、推定６０Ｍｐａ（６００バール）の圧力で５０Ｗに達した。全てのランプは正常に動作し、１０回のスイッチング操作の後でも破裂は見られなかった。
例２
以下の特性を有するランプを作製した。
材料： ＹＡＧ
放電媒体： ０．４ｍｇ／ｍｍ３Ｈｇ
直径Ｄｉ： ３．６ｍｍ
壁厚： ０．５ｍｍ
長さＬ： ７．０ｍｍ
距離ｄ： ０．８ｍｍ
このランプを垂直位置で点灯させることにより、電力５０Ｗ、電圧１０５Ｖ、電流０．１５Ａで、４１Ｍｐａの動作圧力が達成された。
本発明によるランプの概略図である。

Claims (10)

  1. イオン化放電媒体及び互いに距離ｄを置いて配置された電極先端部がそれぞれ設けられた少なくとも２つの電極を含む放電空間を包囲する透光性セラミック材料製のランプ容器と、前記電極から前記容器の外部へと延在する電気フィードスルー素子とを具える高圧水銀蒸気放電ランプであって、前記電極先端部間の距離ｄが１．０ｍｍよりも小さく且つ前記容器内の水銀濃度が０．３ｍｇ／ｍｍ３よりも高いことを特徴とする高圧水銀蒸気放電ランプ。
  2. 前記電極先端部間の距離が０．３〜０．８ｍｍの範囲にある請求項１に記載のランプ。
  3. 前記電極先端部間の距離が０．３〜０．６ｍｍの範囲にある請求項１又は２に記載のランプ。
  4. 前記容器内の前記水銀濃度が０．３〜０．８ｍｇ／ｍｍ３の範囲にある請求項１〜３の何れかに記載のランプ。
  5. 前記容器内の前記水銀濃度が０．４〜０．７ｍｇ／ｍｍ３の範囲にある請求項１〜３の何れかに記載のランプ。
  6. 前記ランプ容器が膨張部を具え、該膨張部がこれよりも小さな内径を有する少なくとも２つのフィードスルーチャネルと連通している、前記請求項の何れかに記載のランプ。
  7. 前記膨張部が前記距離ｄに亘ってほぼ筒状であって、１．５〜４．５ｍｍの範囲の内部断面直径Ｄｉ及び４〜８ｍｍの範囲の距離Ｌを有する請求項６に記載のランプ。
  8. 点灯中の前記容器内面の壁負荷が４０〜１５０Ｗ／ｃｍ２の範囲にある請求項６又は７に記載のランプ。
  9. 前記セラミック材料はサブマイクロ多結晶アルミニウム（ＰＣＡ）、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４及びアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）から成るグループから選択されたものである請求項１〜８の何れかに記載のランプ
  10. 本体と少なくとも請求項１〜９の何れかに記載のランプとを具える照明器具。
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